K.Gewald， H.Haas， L.M.Rudek

CHT德國公司(德國)

過去10年中，數碼印刷極大地改變了價值數十億美元的紡織行業(yè)。2019年于西班牙舉辦的國際紡織機械展覽會(ITMA)，為了解這一技術的變革提供了良好的機會。采用Gartner炒作周期模型描述印花業(yè)的發(fā)展，基于展會上展示的眾多的單通道和多通道系統(tǒng)，人們必定會認為，數碼活性印花技術已達穩(wěn)定的生產力水平。然而，數碼涂料印花技術的出現(xiàn)，使情況發(fā)生了變化。在2015年于意大利舉辦的ITMA展會上，意大利Durst Phototechnol公司展出了第一臺采用含顏料墨水黏合劑的高速打印機。目前，電子商務行業(yè)的客戶已可憑借Durst Alpha打印機生成新的商業(yè)模式，尤其是在該打印系統(tǒng)建立了與底漆結合良好的經典前處理工藝后。

1 印花坯(PFP)和數碼印花坯(PFDP)

在紡織行業(yè)，經典的前處理通常包括機織或針織面料的洗滌和漂白過程。然而，若織物采用數碼方式印制，還需進一步的加工。為避免誤解，引入印花坯(PFP)和數碼印花坯(PFDP)這兩個經常使用的術語。本文數碼涂料印花的印刷試驗流程設置如圖1所示。

圖1 印刷試驗流程設置

細致的PFP制備工藝是取得良好數碼印刷效果的基石。該工藝包括徹底的燒毛與退漿，以及良好的洗滌和漂白過程，以獲得不殘留油脂的白色底物。再采用軋車施加數碼印刷用底漆，所得紡織品被定義為PFDP。

2 數碼涂料印花底漆

底漆作為受墨層，影響并控制著低黏度噴墨墨水在基材上的毛細作用、吸收、吸附和結塊。施加底漆后，印刷品上墨水的附著力、印刷線條清晰度(圖2)及印刷品的色彩亮度都得到極大的提高。自2015 ITMA舉辦以來，人們在底漆技術的研究上投入大量的精力。目前，一些公司(如CHT公司)已可提供完整的底漆組合產品。此外，這些公司還可不受纖維類型限制，配制用于厚重帆布或輕質緞面基材的單獨底漆配方。

圖2 不同基材上PFP和PFDP的印制效果對比

3 試驗

經典預處理方案和底漆施加對數碼涂料印花的影響程度目前尚不清楚。為此，CHT公司就其進行了試驗，并詳細給出了其在內部實驗室獲得的試驗結果。

3.1 材料與方法

3.1.1 基材

試驗用基材為來自德國Gebr.Conzelmann公司的優(yōu)質細羅紋雙棉布，織物面密度為180 g/m2。

3.1.2 洗滌和漂白工藝

采用Mathis公司的JFO型實驗室用噴射溢流染色機對基材進行預處理，該預處理為一個不連續(xù)的工藝過程。用于預處理的化學品配方如表1所示。試驗工藝參數如下：浴比為1∶10，處理時間為30 min，洗滌溫度為80 ℃(一次水洗)，烘干溫度為120 ℃。預處理試驗結果如表2所示。

表1 預處理配方及處理溫度參數

表2 預處理試驗結果

3.1.3 底漆的應用

采用德國Werner Mathis公司的軋車施加底漆。軋車以2 m/min的速度運行，同時加載300 kPa(3 bar)的壓力。施加底漆后，將基材置于Mathis實驗室用干燥機中，于100 ℃下干燥2 min?；膶Φ灼岬奈÷始s為100%。

3.1.4 印刷過程

采用美國M&R公司的M-Link X型數碼印花機印制基材。該印花機配備了理光Gen5型打印頭。所用的油墨為德國Nemours公司M-DTG系列的Artistri顏料油墨，它是一種含有水性黏合劑的顏料油墨。打印后，將基材置于Mathis實驗室用干燥機中，于80 ℃下干燥2 min，再在Mathis實驗室用干燥機中于150 ℃下固色處理5 min。

3.1.5 測試方法

在預處理或印制24 h后，對試樣進行測試和評估。

——白度：使用Datacolor 550型分光光度計，根據Berger法進行測量。

——吸收性：根據Tegewa滴落試驗，將一滴0.05 mL的Patent藍V(質量濃度為2 g/L的水溶液)從40 mm高度處滴落至紡織品上，測定液滴的吸收時間。

——上升高度：將一塊條狀織物試樣(尺寸為3 cm×25 cm)懸掛于距Paten藍V溶液(質量濃度為2 g/L的水溶液)0.5 cm高處，300 s后，測試溶液在織物上的上升距離。

——色牢度：根據DIN EN ISO 105-X12，測試同種黑色色塊的色牢度，該色塊也用于顏色測量。

——耐洗牢度：根據CHT公司內部規(guī)定的洗滌程序，采用Miele品牌的洗衣機，用Persil洗滌劑進行洗滌，再測試試樣的耐洗牢度。

——顏色測量：使用CM 600D分光光度計，結合Konica Minolta公司的SpectraMagic NX軟件進行測量。

3.2 結果與討論

進行了一系列測試，以通過改變洗滌和漂白條件(表1中的工藝A、工藝B和工藝C)，分別獲得較好、中等和較差的PFP產品。由試驗結果可知，采用適量的表面活性劑和漂白劑，在98 ℃的處理溫度(工藝A)下，可獲得具有良好的白度和非常好的吸收性的印花產品。

在相同溫度下，減少表面活性劑和漂白劑的用量(工藝B)，所得印花產品的吸光度和白度下降。此外，將漂白溫度降至80 ℃(工藝C)，產品的白度和溶液的上升高度進一步降低。

分別從經工藝A、工藝B和工藝C預處理的PFP基材上各取一部分織物試樣，采用軋車對其施加底漆后，再進行干燥處理。為降低PFDP工藝的復雜性，選擇由3種獨立產品組成的標準配方進行底漆浸軋。在此前的針織品測試中，這種底漆組合可在凝結、滲透、均勻性和堅牢度方面達到良好的平衡。經6種不同的前處理工藝(工藝A、工藝B和工藝C，分別施加和不施加底漆)處理后，分別對所得產品分別進行數碼顏料打印，印花處理結果如表3所示。其中，底漆配方如下：Tubijet Colorfast P10，質量濃度為25 g/L；Tubijet Balance P15，質量濃度為65 g/L；Tubijet NWA，質量濃度為5 g/L。試驗結果表明，施加底漆可顯著改善織物的摩擦色牢度，僅采用PFP前處理工藝，不足以獲得高的色牢度值。由織物洗滌(60 ℃下經3次水洗)后的色牢度試驗結果可知，底漆的應用也帶來了很大的改變。很明顯，工藝A中給出的PFP工藝配合底漆的使用，可以實現(xiàn)更好的水洗色牢度。黑色和紅色色塊的顏色測量結果也顯示，底漆的應用會使產品顏色更深，色澤更鮮艷。

表3 不同工藝下PFP及PFDP的印花結果對比

實驗室結果與客戶在工業(yè)環(huán)境下觀測到的結果相吻合。圖3所示為德國一家生產商采用打印機制備的印花產品樣本。因坯布供應商操作失誤，其中一卷針織物上未涂底漆。在觸覺和視覺上，工作人員無法檢測到PFP和PFDP輥之間的差異。當采用Durst Alpha打印機在不同的坯布卷上用顏料墨水進行打印時，印制結果出現(xiàn)了明顯的差異。試驗很快確認了打印質量的差異是由于缺少涂底漆步驟所致。而在實驗室中，有關坯布卷上特征性底物的成分分析并未檢測到該情況。這一實例清楚地表明，若以設計的規(guī)范為目標，則底漆的施加并非可有可無。德國的這家客戶在印制未施加底漆的織物時，能立即得知其不符合自身的規(guī)范要求。此外，在經幾十萬平方米的印制后，普通的PFP工藝變化(如漂白過程中洗滌劑用量的變化或溫度差異)不會對最終的數碼印花結果產生重大影響，這是因為使用了底漆的原因。實驗室結果證實，底漆可在很大程度上消除PFP工藝變化的影響。

圖3 PFP與PFDP數碼涂料印花結果對比

4 結語

為在數碼顏料印花中獲得良好的印制效果，必須對所有的PFP和PFDP工藝步驟進行全面的了解。細致的洗滌和漂白工藝為底漆的浸軋奠定了基礎。這種組合可以實現(xiàn)更高的工藝穩(wěn)定性和打印清晰度，以及更好的色牢度和更深的色澤。借助底漆，打印機可以充分利用納米級顏料。由于底漆大幅降低了紡織品的滲透速度，節(jié)省的油墨量百分比可達兩位數。因此，從經濟角度考慮浸軋底漆也值得推廣。更重要的是，由于墨水用量減少，墨水中黏合劑的用量也減少，從而改善了產品的手感。

5 展望

截至目前，黏合劑、顏料和漿料的流變性一直是傳統(tǒng)印刷的決定性因素。在數碼顏料印花中，紡織品、底漆和噴制的油墨的相互作用決定了最終的印制效果。然而，這并非數碼顏料印花的唯一創(chuàng)新之處。數碼印花的每滴墨滴量通常只有幾萬億分之一升。因此，墨滴并未在紡織品表面形成堅硬、連續(xù)的黏合膜，這與傳統(tǒng)的絲網印花截然相反。在數碼打印淺色或中等色深的顏料時，即使是經驗豐富的紡織專家也很難覺察到產品手感的變化。數碼顏料涂料印花越來越接近活性印花?？紤]到工藝簡化和節(jié)約用水，數碼顏料印花已成為一種可行的替代技術。隨著目前顏料墨水價格的下降，顏料的數碼技術化浪潮終將出現(xiàn)并值得關注。